СПОСОБ ЗАРЯЖАНИЯ СКВАЖИН С ПРОТОЧНОЙ ВОДОЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК F42D1/08 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для ведения взрывных работ скважинными зарядами при открытой разработке полезных ископаемых.

Большинство известных способов удаления воды из скважин перед заряжанием или одновременно с заряжанием взрывчатым веществом (ВВ) основано на вытеснении воды в направлении от забоя к устью скважины поднимающимися вместе с газом поршнями или расширением оболочек под давлением подаваемого в них газа, см., например, прототип [1].

Из-за несовершенства технических решений известные способы не получили широкого промышленного применения.

К недостаткам прототипа можно отнести: сложность исполнения, возможность нарушения целостности рукава, низкая эффективность при интенсивном притоке воды в скважину.

Технической задачей данного изобретения является заряжание скважин с проточной водой неводоустойчивыми ВВ технологически простыми приемами, исключая контакт ВВ с водой. Технический результат достигается тем, что при заряжании скважины с проточной водой неводоустойчивым взрывчатым веществом, включающим герметизацию устья скважины, опускание в скважину рукава из пленочного материала с грузом на конце, подачу в него газа под давлением, превышающим гидростатическое давление столба воды в скважине и вытеснение из нее воды, верхний конец рукава надевают на воронку, опускают в скважину и зажимают в ее устье, верх воронки закрывают крышкой с газопроводной арматурой, в рукав подают газ под давлением, рукав расширяют, прижимают к поверхности скважины, воду из скважины вытесняют в массив, давление газа в рукаве снижают до атмосферного, с воронки снимают крышку и рукав заполняют неводоустойчивым взрывчатым веществом. Данный вариант предназначен для заряжания скважин с водопритоком не более 3 л/мин и высоте столба воды в скважине менее 2 м.

При заряжании скважин с интенсивным водопритоком - до 25 л/мин и более скважину с проточной водой заряжают неводоустойчивым взрывчатым веществом следующим образом: герметизация устья скважины, опускание в скважину рукава из пленочного материала с грузом на конце, подачу в него газа под давлением, превышающим гидростатическое давление столба воды в скважине и вытеснение из нее воды, при этом верхний конец рукава соединяют с корпусом барабанного питателя и зажимают корпусом в устье скважины, в рукав подают газ под давлением, воду из скважины вытесняют в массив, после чего, не снижая давления газа в рукаве, заполняют его взрывчатым веществом барабанным питателем, который одновременно служит затвором для газа, создающим в рукаве повышенное давление.

При заряжании скважин с интенсивным притоком воды и ее уровнем более 1/3 ее глубины нижний конец рукава соединяют с концом упругой и гибкой опоры в виде стержня или ленты, полученную сборку опускают в скважину, сматывая опору с барабана, конец рукава прижимают концом упругой опоры к забою скважины, верхний конец рукава соединяют с корпусом барабанного питателя, в рукав подают газ под давлением, воду из скважины вытесняют в массив, не снижая давления газа в рукаве, заполняют рукав барабанным питателем взрывчатым веществом до высоты, равной или превышающей уровень воды в массиве, окружающем скважину, прекращают подачу взрывчатого вещества, удаляют из скважины гибкую опору, наматывая ее на барабан, и продолжают заряжание скважины барабанным питателем.

Газ, выпускаемый из рукава при снижении его давления до атмосферного, пропускают через пылевой фильтр.

При подаче газа в рукав в виде плоской ленты с грузом на конце, верхняя часть рукава, расположенная выше уровня воды в скважине, при расширении на все сечение скважины давлением газа он будет прижат к сухой поверхности скважины - диаметр пленочного рукава несколько больше диаметра скважины.

При заполнении газом подводной части рукава содержащие газ участки будут немедленно выброшены подъемной архимедовой силой вверх и будут расположены выше ее уровня с образованием гофр на поверхности скважины. Начальная стадия расширения рукава при подаче в него газа представлена на фиг. 2.

При дальнейшей подаче газа всплывший нижний конец рукава будет опускаться вниз, выпрямляя гофры и вытесняя воду - фиг. 3. - до полного контакта донной части рукава с забоем скважины - фиг. 4.

При высоте столба воды в скважине более 1/3 ее глубины до 8-10 и более метров в начальной стадии подачи в рукав газа на поверхность воды всплывет часть рукава большой длины и при дальнейшей подаче газа и одновременном начале вытеснения воды в массив могут образоваться перекрутки незаполненных газом (а в дальнейшем - и ВВ) участков рукава, исключающие полноту заполнения рукава ВВ на все сечение скважины и на всей ее глубине.

Изложенным и обусловлено прижатие рукава гибкой опорой к забою скважины. В качестве гибкой опоры может быть использован канализационный металлический трос или полипропиленовая обвязочная лента ТУ-2245-028-05766623-95 повышенной толщины.

Для беспрепятственного подъема гибкой опоры из скважины край опоры соединяют с концом рукава отрезками клеевой ленты на бумажной основе ГОСТ 18251-87. После пребывания в воде бумажная лента размокнет с потерей прочности и без сопротивления разорвется при подъеме опоры, наматываемой на барабан.

При технологических перерывах заряжания и прекращениях подачи ВВ барабанным питателем газ, выпускаемый из рукава для снижения давления до атмосферного, пропускают через фильтр для удаления из потока газа и улавливания частиц ВВ. Для этой цели может быть использован картон фильтровальный технический ГОСТ 6722-75 массой 270 г/м².

Процесс выравнивания повышенного давления газа в рукаве с атмосферным необходимо проводить в замедленном режиме, так как быстрое снижение давления будет сопровождаться нежелательным повышением скорости потока газа, выходящего из скважины, и отслоением рукава от поверхности скважины.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 - схема обводненной скважины с рукавом в виде плоской ленты с грузом на конце рукава, фиг. 2 - схема скважины с рукавом и барабанным питателем после начала подачи газа в герметичный рукав: рукав в сухой части скважины заполнен газом, расширен на все сечение скважины и прижат к ее поверхности, а нижняя часть рукава, первоначально частично наполненная газом, подъемной архимедовой силой вытеснена из воды и смята в гофры; фиг. 3 - схема скважины в стадии вытеснения из нее воды в окружающий массив при поршневом движении рукава под давлением газа сверху вниз; на фиг. 4 - скважина с зарядом неводоустойчивого ВВ в герметичном рукаве после вытеснения из скважины воды; на фиг. 5 - схема заряжания скважин с высоким уровнем воды - рукав опущен в скважину, конец рукава упругой лентой прижат к забою скважины; на фиг. 6 - схема конечной стадии вытеснения воды из скважины.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - скважина, 2 - рукав из пленочного материала на 1-2% больше диаметра скважины, 3 - груз на конце рукава, 4 - барабанный питатель, 5 - патрубок к шлангу для подачи в рукав газа под давлением, 6 - скважинный заряд ВВ, 7 - упругая лента, 8 - барабан с упругой лентой.

Благодаря "памяти" формы, полученной от пребывания свернутой в бухту на барабане, упругая лента из полипропилена будет прижиматься к стенке скважины, не препятствуя заполнению рукава ВВ. Гибкая опора из проволоки, свитой по типу канализационного троса, при сматывании с барабана распрямляется, приобретает и сохраняет прямолинейную форму без эффекта "памяти" формы.

Заряжать скважины описанными способами предпочтительно вслед за бурением, используя сжатый воздух от компрессора рядом работающего бурильного станка, что способствует сохранению скважин. Наряду с этим могут быть использованы сжатый воздух от аккумуляторов давления и выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Допустимое противодавление выхлопных газов ДВС базового автомобиля при работе в режиме генератора газа составляет 0,15-0,20 МПа, что позволяет вытеснять столб воды высотой 15-20 м.

При заряжании ВВ скважин известными способами наибольшее затруднение вызывают скважины с высоким (более 25 л/мин) притоком воды, что характерно для трещиноватых массивов с высокой фильтрующей способностью, при использовании описываемого способа ускоряющей вытеснение воды из скважины в окружающий ее массив.

Источники информации
1. RU 2130584 С1, 20.05.1999.

Изобретение относится к способам заряжания скважин для ведения взрывных работ. Сущность способа заряжания скважины с проточной водой неводоустойчивым взрывчатым веществом заключается в следующем: герметизация устья скважины, опускание в скважину рукава из пленочного материала с грузом на конце, подачу в него газа под давлением, превышающим гидростатическое давление столба воды в скважине и вытеснение из нее воды. Верхний конец рукава надевают на воронку, в рукав подают газ под давлением, рукав расширяют, прижимают к поверхности скважины, воду из скважины вытесняют в массив, давление газа в рукаве снижают до атмосферного и рукав заполняют неводоустойчивым взрывчатым веществом. При заряжании скважины с высоким притоком воды верхний конец рукава соединяют с корпусом барабанного питателя и зажимают корпусом в устье скважины, в рукав подают газ под давлением и, не снижая давления газа в рукаве, заполняют его взрывчатым веществом барабанным питателем, который одновременно служит затвором для газа, создающим в рукаве повышенное давление. При уровне воды в скважине больше 1/3 ее глубины нижний конец рукава соединяют с концом упругой и гибкой опоры в виде стержня или ленты, полученную сборку опускают в скважину. Конец рукава прижимают концом упругой опоры к забою скважины, верхний конец рукава соединяют с корпусом барабанного питателя, в рукав подают газ под давлением и, не снижая давления газа в рукаве, заполняют рукав взрывчатым веществом до высоты, равной или превышающей уровень воды в массиве. Удаляют из скважины гибкую опору, наматывая ее на барабан, и продолжают заряжание скважины барабанным питателем. Изобретение позволяет ускорить вытеснение воды из скважины в массив и исключить контакт неводоустойчивого взрывчатого вещества с водой. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ заряжания скважины с проточной водой неводоустойчивым взрывчатым веществом, включающий герметизацию устья скважины, опускание в скважину рукава из пленочного материала с грузом на конце, подачу в него газа под давлением, превышающим гидростатическое давление столба воды в скважине и вытеснение из нее воды, отличающийся тем, что верхний конец рукава надевают на воронку, опускают в скважину и зажимают в ее устье, верх воронки закрывают крышкой с газопроводной арматурой, в рукав подают газ под давлением, рукав расширяют, прижимают к поверхности скважины, воду из скважины вытесняют в массив, давление газа в рукаве снижают до атмосферного, с воронки снимают крышку и рукав заполняют неводоустойчивым взрывчатым веществом. 2. Способ заряжания скважины с проточной водой неводоустойчивым взрывчатым веществом, включающий герметизацию устья скважины, опускание в скважину рукава из пленочного материала с грузом на конце, подачу в него газа под давлением, превышающим гидростатическое давление столба воды в скважине и вытеснение из нее воды, отличающийся тем, что верхний конец рукава соединяют с корпусом барабанного питателя и зажимают корпусом в устье скважины, в рукав подают газ под давлением, воду из скважины вытесняют в массив, после чего, не снижая давления газа в рукаве, заполняют его взрывчатым веществом барабанным питателем, который одновременно служит затвором для газа, создающим в рукаве повышенное давление. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при уровне воды в скважине больше 1/3 ее глубины нижний конец рукава соединяют с концом упругой и гибкой опоры в виде стержня или ленты, полученную сборку опускают в скважину, сматывая с барабана, конец рукава прижимают концом упругой опоры к забою скважины, верхний конец рукава соединяют с корпусом барабанного питателя, в рукав подают газ под давлением, воду из скважины вытесняют в массив, не снижая давления газа в рукаве, заполняют рукав барабанным питателем взрывчатым веществом до высоты, равной или превышающей уровень воды в массиве, окружающем скважину, прекращают подачу взрывчатого вещества, удаляют из скважины гибкую опору, наматывая ее на барабан, и продолжают заряжание скважины барабанным питателем. 4. Способ по пп.2 и 3, отличающийся тем, что газ, выпускаемый из рукава при снижении его давления до атмосферного, пропускают через пылевой фильтр.